Un acelerador de partículas es un dispositivo que acelera iones y partículas subatómicas cargadas eléctricamente, con el fin de provocar colisiones entre ellas y estudiar así la estructura íntima de la materia.
La aceleración se consigue sometiendo las partículas a diferencias de potencial de varios millones de voltios, o al campo magnético creado por un potente electroimán. En el primer caso se usan máquinas electrostáticas, como los aceleradores de Van de Graaff, o multiplicadores de tensión, como el del acelerador de Cockcroft y Walton.
De los primeros modelos atómicos al ciclotrón
Los primeros descubrimientos sobre la estructura del átomo se hicieron a partir de información indirecta. Así, el británico J. J. Thomson descubrió el electrón en 1897, y a partir de ahí se formularon los modelos atómicos del neozelandés Ernest Rutherford (1911) y del danés Niels Bohr (1913). Pero hacía falta un instrumento capaz de “romper” el átomo en condiciones controladas, para poder estudiar sus componentes en detalle.
Los británicos John Cockcroft y Ernest Walton pensaron que podrían conseguirlo bombardeando átomos con partículas lanzadas a gran velocidad, y entre 1928 y 1930 construyeron el primer acelerador electrostático de alta energía. Su máquina aceleraba las partículas en línea recta, lo que limitaba forzosamente el recorrido disponible para acelerarlas.
El estadounidense Ernest Lawrence tuvo la idea de usar un circuito en espiral, lo que permitía alargar mucho la distancia recorrida por la partícula (y por tanto su aceleración final) dentro de un espacio reducido. En 1930 empezó a construir el primer ciclotrón, terminado en 1932.
Del ciclotrón a los grandes aceleradores actuales
La evolución lógica de esa idea llevó al acelerador circular, construido en 1939 por otro físico estadounidense, Donald Kerst. Gracias al desarrollo de aceleradores cada vez más potentes se pudieron descubrir, a partir de 1968, los quarks, los componentes fundamentales de protones y neutrones.
Hoy en día, el acelerador de partículas más grande y potente del mundo es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en la frontera entre Suiza y Francia, con un anillo de 27 km de circunferencia, con el que en 2012 se confirmó la existencia del bosón de Higgs.
